JP7149959B2 - バイオ系繊維と熱接着されている洗濯可能な植物系基材 - Google Patents

Description

本発明の態様は、全般的に不織布に関する。より具体的には、本発明の態様は、バイオ系不織布に関する。

用語「バイオ系製品」は、米国農務省（ＵＳＤＡ）長官により、Ｆａｒｍ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ Ｒｕｒａｌ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ａｃｔ ｏｆ ２００２にて、商用又は産業用製品（食品又は飼料以外）として定義された。これは、全体又はかなりの部分において、生物学的製品、再生可能な国内産農業材料（植物、動物、及び海産材料を含む）、林産材料、又は中間供給原料から構成されている。多くのバイオ系製品を構成する農業資源の例としては、例えば、大豆、トウモロコシ、ケナフ、亜麻、ジュート、及び多数の他の種類の作物が挙げられる。

天然靭皮繊維は、数例のみを挙げると、亜麻、麻、ジュート、ラミー、イラクサ、レダマ、及びケナフ植物の茎に見られるバイオ系繊維である。典型的には、自然の状態の靭皮繊維は、１～４メートルの長さである。これらの長い自然の状態の繊維は、直線状であり、２０～１００ｍｍの長さを有する個別の繊維の管束から構成されている。管束になった個別の繊維はペクチンと呼ばれる部類の植物樹脂によって一緒に接着されている。

靭皮繊維は、不織布基材並びにウエット及びドライワイパーをはじめとする、様々な製品を作製するために使用することができる。不織布及びワイパーが十分に生分解性であることを証明するために、ＡＳＴＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄ６４００及び／若しくはＤ６８６８試験規格などの様々な規格、並びに／又はＢｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（登録商標）（ＢＰＩ（登録商標））認証などの認証に向け、それらを試験することができる。Ｂｒａｗｎｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ（登録商標）ＦＬＡＸ Ｃｌｏｔｈｓ（Ｇｅｏｒｇｉａ－Ｐａｃｉｆｉｃ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ＬＰ，（Ａｔｌａｎｔａ，Ｇｅｏｒｇｉａ））は、ＢＰＩ（登録商標）によってＢＰＩ（登録商標）堆肥化可能製品であること、並びにＡＳＴＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄ６４００及び／又はＤ６８６８試験規格を満たすものであことを認証された、亜麻系ワイパーの例である。

天然繊維からバイオ系ワイパーを形成するために、様々な方法を使用することができる。水流交絡ワイパーは強く、吸収性であるが、機械的な洗濯に耐えることができず、したがって、再使用には適していない。水流交絡された繊維により繊維間に強い結合が生じ、これにより基材に強度がもたらされるが、結合は、例えば、不織布を洗浄するために使用される洗濯機及び食器洗浄機において、水中で機械的攪拌によって弱くなる場合がなおある。

したがって、ＵＳＤＡバイオ系認証をなお維持するとともに、例えば、洗浄／洗濯中に機械的攪拌に耐えることができる、より強いバイオ系不織布基材及び／又はワイパーを形成するための方法が必要とされている。本発明の態様が目的とするのは、この問題を解決することである。

米国特許出願公開第２０１４／２５９４８４号明細書

本発明の態様は、不織布、ワイパー、及びその製造方法に関する。１つ以上の態様によれば、不織布は、個別化された靭皮繊維と、ポリ乳酸（ＰＬＡ）繊維と、の交絡されたウェブを含む。靭皮繊維の少なくとも一部分とＰＬＡ繊維の一部分とは、一緒に熱接着されている。

１つ以上の態様によれば、不織布は、個別化された靭皮繊維とポリ乳酸（ＰＬＡ）繊維とセルロース繊維と、の交絡されたウェブを含む。ＰＬＡ繊維の少なくとも一部分は靭皮繊維に熱接着され、ＰＬＡ繊維の少なくとも一部分はセルロース繊維に熱接着されている。

更に、他の態様によれば、不織布の製造方法は、個別化された靭皮繊維とポリ乳酸（ＰＬＡ）繊維と、のウェブを形成すること、を含む。方法は、個別化された靭皮繊維とＰＬＡ繊維と、を交絡させること、を更に含む。方法は、個別化された靭皮繊維の少なくとも一部分を、ＰＬＡ繊維の少なくとも一部分と加熱して熱接着すること、を含む。

本明細書で使用される表現及び用語は、説明の目的のためのものであり、限定するものと見なされるべきではないことを理解されたい。したがって、当業者であれば、本開示が基づく概念は、本発明を実施するための他の構造、方法、及びシステムの設計のための基礎として容易に利用することができることを理解するであろう。したがって、重要なことは、特許請求の範囲を、本発明の趣旨及び範囲から逸脱しない限り、このような同等の構成を含むものとして見なすことである。

本発明の他の利点及び能力は、本発明の態様を示す実施例と併せてなされる以下の記載から明らかとなる。

以下の発明を実施するための形態を考慮すると、本発明は、より良く理解され、上記の目的、並びに上記の目的以外の他の目的が明らかとなる。このような記載には、次の添付図面を参照する。

本発明の態様による一連の湿式攪拌サイクルに対しての、横方向（ＣＤ）湿潤強度のグラフである。 １回の湿式攪拌サイクル後の１００％亜麻不織布の画像である。 １回の湿式攪拌サイクル後の、亜麻／ビスコース不織布の画像である。 本発明の態様による、湿式攪拌及び乾燥後の亜麻／ポリ乳酸（ＰＬＡ）不織布の画像である。 本発明の態様による、湿式攪拌及び乾燥後の亜麻／ビスコース／ＰＬＡ不織布の画像である。

本発明の性質及び所望の目的のより完全な理解のためには、添付の図面に関連してなされた上記及び以下の詳細な説明を参照するべきである。図を参照すると、同じ参照番号により、いくつかの図全体を通して対応する部分が表される。

以下の定義及び略語は、特許請求の範囲及び明細書の解釈のために使用されるものである。本明細書で使用するとき、用語「含む（comprises）」、「含む（comprising）」、「含む（includes）」、「含む（including）」、「有する（has）」、「有する（having）」、「含有する（contains）」、「含有する（containing）」、「含有する（containing）」、又は任意の他のそれらの変化形は、非排他的な包含を含めることが意図されている。例えば、要素の列挙を含む組成物、混合物、プロセス、方法、物品、又は装置は、必ずしもこれらの要素のみに限定されるものではなく、明示的に列挙されていない他の要素、又はこのような組成物、混合物、プロセス、方法、物品、又は装置に固有の他の要素を挙げることができる。

加えて、用語「例示的な」は、本明細書では、「例、事例、又は例示としての役割を果たす」を意味するため使用される。本明細書で「例示的な」として記載される任意の実施形態又は設計は、必ずしも他の実施形態又は設計よりも好ましいものである、又は有利であると解釈されるべきではない。用語「少なくとも１つの」及び「１つ以上」は、１以上、すなわち、１、２、３、４などの任意の整数を含むと理解される。用語「複数の」は、２以上、すなわち、２、３、４、５などの任意の整数を含むと理解される。

本明細書における「一態様」、「ある態様」、「ある例としての態様」などへの言及は、記載される態様が特定の特徴又は特性を含むことができるが、全ての実施形態が特定の構造又は特性を含んでも、含まなくてもよいことを示す。また、このような語句は、必ずしも同じ態様を指しているものではない。更に、特定の構造又は特性がある態様と関係して記載される場合、それは、明示的に記載されているか否かに関わらず、他の態様と関係してそのような構造又は特性に影響を及ぼすことが、当業者の知見のうちに差し出されている。

本明細書で使用するとき、用語「約」、「実質的に」、「およそ」、及びそれらの変化形は、本出願の提出時に利用可能な装置に基づいて、特定の量の測定に付随する程度の誤差を含むことが意図されている。例えば、「約」は、所与の値の±８％若しくは５％、又は±２％の範囲を含んでもよい。

本明細書で使用するとき、用語「バイオ系」は、米国農務省（ＵＳＤＡ）長官による、Ｆａｒｍ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ Ｒｕｒａｌ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ａｃｔ ｏｆ ２００２を満たす、全体又はかなりの部分にて、生物学的製品、再生可能な国内産農業材料（植物、動物、及び海産材料を含む）、林産材料、又は中間供給原料から構成されているものとしての意味である。バイオ系製品は、ＵＳＤＡによって認証される。

本明細書で使用するとき、用語「植物系繊維」は、セルロースから形成された人工繊維とは対照的に、植物が産生し、植物から抽出されたことを意味する。

本明細書で使用するとき、用語「不織布」は、ランダムにインターレイされている個別の繊維又は糸の構造を有するが、編地又は織布の場合のように識別可能なやり方によらない、基材又は布地を意味する。

本明細書で使用するとき、用語「ワイパー」は、ドライワイパー又は湿潤溶液で含浸されたウエットワイパーを意味する。ワイパーは、不織布基材の１つ以上のプライ、例えば、１つ、２つ、３つ、又はそれ以上のプライを含む。

乾燥引張強度（機械方向（ＭＤ）及び横方向（ＣＤ）の両方）は、標準的なＩｎｓｔｒｏｎ試験機器（Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃａｎｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ））又は他の好適な伸長引張試験機により測定される。引張試験機は、例えば、組織又はタオルの、３インチ又は１インチ幅のストリップを使用して、２３℃±１℃（７３．４°Ｆ±１°Ｆ）、相対湿度５０％の雰囲気中で２時間調整して、様々な方法にて構成することができる。引張試験は、１２．０インチ／分のクロスヘッド速度で実行される。サンプルを２つのジョーにクランプ固定し、ジョーの試験分離を開始する。サンプルの破断後、乾燥引張強度を記録する。

Ｐａｙｎｅ Ｓｐｏｎｇｅ法により、Ｐａｙｎｅ Ｓｐｏｎｇｅ Ｗｅｔ Ｔｅｎｓｉｌｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ（Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ（Ｎｅｅｎａｈ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）を使用して、湿潤引張強度測定を実施する。基材を１．０インチ幅の試験片に切断し、引張試験機にクランプ固定し、Ｐａｙｎｅスポンジ法を用いて湿潤にする。湿潤したスポンジが試験片に接触することにより、試験片は湿潤したように見える。引張試験は、１２．０インチ／分のクロスヘッド速度で実行される。サンプルを２つのジョーにクランプ固定し、ジョーの試験分離を開始する。サンプルの破断後、湿潤引張強度を記録する。

ここで、上記のように、本発明の態様とより具体的に関連する技術の記載を参照すると、ＵＳＤＡバイオ系認証をなお維持するとともに、例えば、洗浄／洗濯中に機械的攪拌に耐えることができる、より強いバイオ系不織布基材を形成するための方法が必要とされている。基材強度は交絡された繊維間の繊維間摩擦に由来するが、洗濯機又は食器洗浄機内での洗浄中などの湿式攪拌によって、及び／又は乾燥によって、繊維がもつれる恐れ、及び基材がばらばらになる恐れがある。

熱接着成分を添加して繊維を一緒に融着させ、不織布基材に強度を与えることにより、繊維は湿式攪拌及び／又は乾燥プロセス中に繊維間結合を十分に維持することができる。しかし、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維又はポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）繊維などの従来の熱接着繊維を使用する不織布基材は、ＢＰＩ（登録商標）堆肥化可能製品の認証を維持することもなく、バイオ系製品としてＵＳＤＡにより認証されることもない。

したがって、本明細書では、本発明の態様によれば、不織布が記載され、並びに湿式攪拌及び乾燥（又は加熱）プロセス中に繊維が繊維間結合を十分に維持することを可能にするバイオ系熱接着成分を組み込む不織布の製造方法が記載される。バイオ系熱接着繊維は、１００％バイオ系であり、ＵＳＤＡによって認証されたものである。バイオ系熱接着繊維は、本発明のいくつかの態様によるポリ乳酸（ＰＬＡ）を含む。バイオ系繊維の熱接着繊維は、承認された堆肥化設備内で完全に生分解性である。バイオ系熱接着繊維は、熱接着されるバイオ系不織布に組み込まれる。得られた不織布は、本発明のいくつかの態様によるドライワイパーである。不織布はまた、本発明の他の態様による湿潤溶液を含浸させたウエットワイパーでもある。本明細書に記載される不織布を熱接着することにより、ＵＳＤＡ認証をなお維持するとともに、湿式攪拌及び乾燥プロセスに耐えることができる、強い１００％バイオ系の製品が提供される。熱接着されているバイオ系不織布及びワイパーは、非熱接着バイオ系製品と比較して改善された湿潤耐久性を有し、様々な洗浄及び保守用途で使用することができるＵＳＤＡ認証製品である。不織布及びワイパーは、ＡＳＴＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄ６４００又はＤ６８６８規格試験により、生分解性である。

ここで、本発明の態様の詳細な説明を参照すると、不織布は、１００％バイオ系である。いくつかの態様によれば、不織布は、植物系繊維である靭皮繊維を含む。靭皮繊維は、亜麻繊維、麻繊維、ジュート繊維、ラミー繊維、イラクサ繊維、レダマ繊維、ケナフ植物繊維、又はこれらの任意の組み合わせである。例示的な態様では、靭皮繊維は、亜麻繊維である。

不織布に組み込まれる靭皮繊維の量は、不織布用途に応じて調整される。１つ以上の態様によれば、不織布は、過半（５０重量％（ｗｔ．％）超）の靭皮繊維を含む。いくつかの態様では、靭皮繊維は、不織布の総重量に基づいて約６０重量％～約９２重量％の範囲で存在する。一態様では、不織布の靭皮繊維は、不織布の総重量に基づいて約７０重量％～約８０重量％の範囲で存在する。別の態様では、不織布の靭皮繊維は、不織布の総重量に基づいて約７０重量％～約９０重量％の範囲で存在する。他の態様では、不織布における靭皮繊維の量は、不織布の総重量に基づいて約５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０重量％、及び９２重量％であり、又はその間の任意の範囲である。

１つ以上の態様では、靭皮繊維は比較的長く、いくつかの態様では約２５ｍｍ（１インチ）～約１５０ｍｍ（６インチ）の平均長さを有する。他の態様では、靭皮繊維は、約２５ｍｍ（１インチ）～約５０ｍｍ（２インチ）の範囲での平均長さを有する。他の態様では、靭皮繊維は、少なくとも６ｍｍの平均長さを有する。いくつかの態様では、靭皮繊維は、約６ｍｍ～約５５ｍｍの平均長さを有する。更に、他の態様では、靭皮繊維は、約６、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５ｍｍ、又は１５０ｍｍの平均長さを有し、又はその間の任意の範囲での平均長さを有する。

不織布の靭皮繊維は、個別化された靭皮繊維である。本発明で利用される個別化された靭皮繊維は、１つ以上の態様によれば、典型的には直線状であり、実質的にペクチンを含まない。対照的に、従来の「個別化された」靭皮繊維では、機械的個別化のみは施される場合があるが、ペクチン含有分を実質的に除去するために必要とされる化学的個別化は施されていない場合がある。

天然に産生する管束になった靭皮繊維は、管束を一緒に保持するペクチンを除去するため、及び天然に産生する繊維を個別の靭皮繊維に分離するため、化学的に処理される。ペクチンは、管束内に個別の靭皮繊維を保持する天然の接着剤として機能する。天然に産生する管束になった靭皮繊維は最初に、ペクチンを実質的に除去するため、及び実質的にペクチンを含まない個別化された靭皮繊維を形成するため、化学的に処理される。酵素処理は、ペクチンを実質的に除去するために使用することができる化学的処理の非限定的な例である。その全容が本明細書に参照により組み込まれる国際公開第２００７／１４０５７８号には、織物産業に適用するために個別化された麻繊維及び亜麻繊維を製造する、ペクチン除去技術が記載されている。個別化された靭皮繊維は実質的に直線状であるが、綿と同様の繊度を有する。国際公開第２００７／１４０５７８号に記載のペクチンを除去するためのプロセスは、本発明と共に使用することができる。

個別化された靭皮繊維は、実質的にペクチンを含まない。本発明の一態様では、個別化された靭皮繊維は、実質的にペクチンを含まない繊維が由来する天然に産生する繊維の、１０重量％未満のペクチン含有量を有する。別の態様では、個別化された靭皮繊維は、実質的にペクチンを含まない繊維が由来する天然に産生する繊維の、１５重量％未満のペクチン含有量を有する。更に、別の態様では、個別化された靭皮繊維は、実質的にペクチンを含まない繊維が由来する天然に産生する繊維の、２０重量％未満のペクチン含有量を有する。更に、別の態様では、個別化された靭皮繊維は、実質的にペクチンを含まない繊維が由来する天然に産生する繊維の、０．１重量％未満、０．１５重量％未満、又は０．２０重量％未満のペクチン含有量を有する。

個別化された靭皮繊維に加えて、不織布は、植物系繊維でもあるポリ乳酸（ＰＬＡ）繊維を含む。ＰＬＡ繊維は、１００％バイオ系であり、ＵＳＤＡによって認証されたものである。ＰＬＡ繊維は、天然及び持続可能な原材料、例えば、トウモロコシ植物及びビート植物に由来する。本発明の例示的な態様では、好適なＰＬＡ繊維は、Ｆａｒ Ｅａｓｔｅｒ Ｎｅｗ Ｃｅｎｔｕｒｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（台北、台湾）から市販されている。

ＰＬＡ繊維は、不織布において熱接着成分として機能するものであり、不織布を熱接着させることができる。ＰＬＡ繊維の少なくとも一部分は、不織布における個別化された靭皮繊維の少なくとも一部分に熱接着されている。セルロース繊維（例えば再生セルロース繊維）などの他の繊維が不織布に含まれる場合、ＰＬＡ繊維の少なくとも一部分もまた、セルロース繊維に熱接着されている。いくつかの態様によれば、ＰＬＡ繊維は、約１２０℃～約１７０℃の融点を有する。他の態様では、ＰＬＡ繊維は、約１３０℃～約１３５℃の融点を有する。例示的な態様では、ＰＬＡ繊維は、約１３０℃の融点を有する。更に、いくつかの態様では、ＰＬＡ繊維は、約１２０、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１６５℃、及び１７０℃の融点を有し、又はそれらからの任意の範囲での融点を有する。

いくつかの態様では、ＰＬＡ繊維は、２成分繊維であり、及び／又は２つ以上の融点若しくは広い範囲の融点を有する。一態様では、ＰＬＡ繊維は、低融点の鞘及び高融点ＰＬＡの芯を含む。

融点に加えて、ＰＬＡ繊維のデニール及び平均長さにより、ＰＬＡ繊維は、不織布における熱接着成分としての使用に有利になる。ＰＬＡ繊維は、本発明の態様によれば、約４５ｍｍ～約５５ｍｍｍの平均繊維長さを有する。他の態様では、ＰＬＡ繊維は、約３ｍｍ～約５５ｍｍｍの平均長さを有する。いくつかの態様では、ＰＬＡ繊維は、約３ｍｍ（１／８インチ）～約２５ｍｍｍ（１インチ）の平均長さを有する。更に、１つ以上の態様では、ＰＬＡ繊維は、約３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０ｍｍ、及び５５ｍｍの平均長さを有し、又はそれらからの任意の範囲での平均長さを有する。ＰＬＡ繊維のデニールは、いくつかの態様では約３．６～約４．４である。他の態様では、ＰＬＡ繊維のデニールは、約１．５～約４．４である。

不織布に組み込まれるＰＬＡ繊維の量は、不織布用途に応じて調整される。いくつかの態様では、ＰＬＡ繊維は、不織布の総重量に基づいて約８重量％～約３０重量％の範囲で存在する。一態様では、不織布のＰＬＡ繊維は、不織布の総重量に基づいて約１５重量％～約２５重量％の範囲で存在する。別の態様では、不織布のＰＬＡ繊維は、不織布の総重量に基づいて約８重量％～約１５重量％の範囲で存在する。他の態様では、不織布におけるＰＬＡ繊維の量は、不織布の総重量に基づいて約８、１０、１２、１５、１７、２０、２２、２５、２７重量％、及び３０重量％であり、又はその間の任意の範囲である。

いくつかの態様では、不織布は、靭皮繊維とＰＬＡ繊維とのみ、を含む。他の態様では、不織布は、靭皮繊維と、ＰＬＡ繊維と、セルロース繊維と、を含み、それらが、天然セルロース繊維又は再生／再構成セルロース繊維であってもよい。再生／再構成セルロース繊維は、セルロースから形成された人工繊維である。再生セルロースの例としては、レーヨン、リオセル（例えば、ＴＥＮＣＥＬ（登録商標））、Ｖｉｓｃｏｓｅ（登録商標）、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。ＴＥＮＣＥＬ（登録商標））及びＶｉｓｃｏｓｅ（登録商標）は、Ｌｅｎｚｉｎｇ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ（Ｌｅｎｚｉｎｇ，Ａｕｓｔｒｉａ）から市販されている。木質パルプ繊維、又は製紙用繊維（針葉樹繊維若しくは広葉樹繊維など）は、天然セルロース繊維の例である。セルロース繊維は、化学的にパルプ化されても機械的にパルプ化されてもよく、漂白されていても未漂白でもよく、無垢でも再生でもよく、高収率でも低収率のものなどでもよい。

不織布に含まれる場合、セルロース繊維は、不織布の総重量に基づいて約１重量％～約４０重量％の範囲で存在する。一態様では、不織布のセルロース繊維は、不織布の総重量に基づいて約５重量％～約３０重量％の範囲で存在する。別の態様では、不織布のセルロース繊維は、不織布の総重量に基づいて約１０重量％～約２０重量％の範囲で存在する。他の態様では、不織布におけるセルロース繊維の量は、不織布の総重量に基づいて約１、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５重量％、及び４０重量％であり、又はその間の任意の範囲である。

上述の繊維（靭皮繊維とＰＬＡ繊維とセルロース繊維と）に加えて、不織布は、いくつかの実施形態によれば、任意の他のバイオ系繊維を含む。

不織布を形成するために、繊維を組み合わせて繊維ウェブに形成する。ウェブは、いくつかの態様によれば、個別化された靭皮繊維とＰＬＡ繊維と、を含む。他の態様によれば、ウェブは、個別化された靭皮繊維と、ＰＬＡ繊維と、再生セルロース繊維などのセルロース繊維と、を含む。

エアレイプロセスを使用し、本発明のいくつかの態様による繊維ウェブを形成する。ドライレイプロセスを使用し、本発明の他の態様による繊維ウェブを形成する。エアレイプロセス（エアレイドプロセス又はエアフォーミングプロセスとも呼ばれる）では、気流、重力、及び遠心力のみを使用し、移動する形成ワイヤ上に繊維の流れを堆積させる。エアレイドプロセスは、例えば、国際公開第０３／０９９８８６号並びに米国特許第４，０１４，６３５号及び同第４，６４０，８１０号に記載されており、これらの全ての全容が、本明細書に参照により組み込まれる。

本発明の例示的な態様によれば、カーディング、エアレイドプロセスを使用し、繊維ウェブを形成する。カーディングの機械的プロセスは、例えば、米国特許第７９７，７４９号に記載されており、その全容が本明細書に参照により組み込まれる。カーディングプロセスは、ステープル繊維を形成ワイヤ上に集めるときに、ステープル繊維の配向をランダム化するための、気流構成要素を含む。

エアレイプロセスに加えて、繊維ウェブは、本発明のいくつかの態様によれば、古典的なウェットレイド製紙プロセスによって形成される。例示的な態様では、繊維ウェブは、様々な一般的に実用化されている分散剤技術のいずれか１つを使用して製造され、均一な仕上がりの繊維が従来の製紙機の有孔スクリーン上に分散される。米国特許第４，０８１，３１９号及び同第４，２００，４８８号には、本発明に使用することができる例示的なウェットレイ法が開示されており、その両方の全容が本明細書に参照により組み込まれる。

繊維ウェブを形成した後、繊維は次に、交絡（例えば水流交絡又はニードルパンチなど）に供され、繊維が互いに織り混じっている（交絡されている）不織布が製造される。本発明の態様によれば、水流交絡（水流交絡させること）を使用し、不織布を形成する。本発明のいくつかの態様によれば、ニードルパンチは、不織布を形成するために使用される。

水流交絡プロセスは、当該技術分野において公知である。水流交絡プロセスの非限定的な例は、カナダ特許第８４１，９３８号、米国特許第３，４８５，７０６号及び同第５，９５８，１８６号に記載されている。米国特許第３，４８５，７０６号及び同第５，９５８，１８６号はそれぞれ、その全容が本明細書に組み込まれる。水流交絡は、ドライレイド繊維ウェブ（又はウェブ）を形成することと、その後、高圧下で非常に微細なウォータージェットを用いることによって繊維を交絡させることと、を伴う。例えば、複数列のウォータージェットは、ワイヤ（メッシュ）などの移動支持体上に配置される繊維ウェブに向けられる。結合のレベルは、水流交絡ジェットによってウェブに与えられるエネルギーによって決定される。繊維を交絡させるために必要な水流交絡エネルギーは、結合の所望のレベル、坪量、利用される特定の繊維、及び他の要因を含む、多くの要因に依存する。次に、交絡されたウェブを乾燥させる。

ニードルパンチによる交絡は、後続の材料により、振動する髭針を使用してウェブの繊維を機械的に交絡させ、絡み合わせる、結合プロセスを指す。

方法は、個別化された靭皮繊維とＰＬＡ繊維と、任意選択的にセルロース繊維及び／又は含まれる場合に他のバイオ系繊維と、を交絡させること、を含む。

交絡された繊維ウェブを形成した後、交絡された繊維ウェブを加熱して、交絡された繊維ウェブを接着する。加熱プロセスは、例示的な態様による熱接着である。加熱プロセスは、他の態様によるエアボンディングによるものである。熱接着はまた、カレンダー接着、点接着、熱点接着、又はパターン接着とも呼ばれ、これを使用して、交絡された繊維ウェブを接着し、熱接着されている不織布を形成する。いくつかの態様では、熱接着を使用し、パターンを布地に組み込む。熱接着は、国際公開第２００５／０２５８６５号に記載されており、その全容が本明細書に参照により組み込まれる。熱接着では、交絡された繊維ウェブを、交絡された繊維ウェブを加熱することによって圧力下で接着する。ウェブを、加熱されたカレンダーロールのニップを圧力下で通すことによって加熱することができ、これにより、繊維ウェブの表面に転写するパターンでエンボス加工することができる。カレンダーロールを、ＰＬＡ繊維の融点付近の温度まで加熱する。いくつかの態様では、カレンダーロールを、約１２０℃～約１７０℃の温度まで加熱する。他の態様では、カレンダーロールを、約１３０℃～約１３５℃の温度まで加熱する。更に、他の態様では、カレンダーロールを、約１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１６５℃、及び１７０℃の温度まで加熱し、又はそれらからの任意の範囲での温度まで加熱する。

１つ以上の態様によれば、交絡された繊維ウェブを、約１２０℃～約１７０℃の温度まで加熱する。他の態様では、交絡された繊維ウェブを、約１３０℃～約１３５℃の温度まで加熱する。なおも更に、他の態様では、交絡された繊維ウェブを、約１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１６５℃、及び１７０℃の温度まで加熱し、又はそれらからの任意の範囲での温度まで加熱する。

熱接着などの加熱により、ＰＬＡ繊維の少なくとも一部分を、個別化された靭皮繊維の少なくとも一部分と熱接着する。セルロース繊維（例えば再生セルロース繊維）などの他の繊維が交絡されたウェブに含まれる場合、ＰＬＡ繊維の少なくとも一部分もまた、セルロース繊維に熱接着される。

交絡されたウェブを熱接着によって加熱した後、不織布は、湿式機械的攪拌及び乾燥プロセスに耐えるのに十分に強く、様々な用途においてウエットワイパー又はドライワイパーとしての使用に好適なものとなる。不織布のＣＤ湿潤引張強度は、上記のＰａｙｎｅ Ｓｐｏｎｇｅ法によって測定される。ＰＬＡのない不織布基材と比較して、本明細書に記載の熱接着されている不織布基材は、著しく高いＣＤ湿潤引張強度を有する。いくつかの態様では、不織布基材は、少なくとも１，０００グラム／インチ（ｇ／ｉｎ）のＣＤ湿潤引張強度を有する。他の態様では、不織布基材は、約１，０００ｇ／ｉｎ～約１，４００ｇ／ｉｎのＣＤ湿潤引張強度を有する。更に、いくつかの態様では、不織布基材は、約１，０００ｇ／ｉｎ～約１，２００ｇ／ｉｎのＣＤ湿潤引張強度を有する。なおも更に、他の態様では、不織布基材は、少なくとも５００ｇ／ｉｎのＣＤ湿潤引張強度を有する。いくつかの態様では、不織布基材は、約５００ｇ／ｉｎ～約１，４００ｇ／ｉｎのＣＤ湿潤引張強度を有する。

不織布基材の坪量は、意図される特定の用途に依存する。いくつかの態様では、不織布基材の坪量は、約４０～約１００グラム／ｍ^２（ｇｓｍ）である。他の態様では、不織布基材の坪量は、約４０～約６０ｇｓｍである。

本発明の不織布は、様々な製品に組み込むことができる。製品の非限定的な例としては、ウエットワイパー、ドライワイパー、又は含浸ワイパーなどのワイパー（若しくはワイプ）が挙げられ、これには、パーソナルケアワイパー、洗浄ワイパー、産業用ワイパー、及び除塵ワイパーが挙げられる。パーソナルケアワイパーには、例えば、皮膚軟化剤、保湿剤、芳香剤などを含浸させることができる。家事用洗浄ワイパー又は硬質表面洗浄ワイパーには、例えば、界面活性剤（例えば、第四級アミン）、過酸化物、塩素、溶媒、キレート剤、抗菌剤、芳香剤などを含浸させることができる。除塵ワイパーには、例えば油を含浸させることができる。

１つ以上の態様によれば、不織布は、洗濯可能で再使用可能な産業用ワイパー、例えば洗濯可能な小売りのボロ布、又は外食用タオルに組み込まれる。熱接着されているワイパー繊維は、洗濯機の攪拌又は市販の食器洗浄機のウォータージェット力に耐えるように十分に接着される。

ワイパーの非限定的な例としては、乳児用ワイプ、化粧用ワイプ、会陰用ワイプ、使い切り洗浄布、家事用洗浄ワイプ、例えば厨房用ワイプ、浴用ワイプ、又は硬質表面用ワイプ、消毒及び除菌用ワイプ、特殊洗浄用ワイプ、例えば、ガラス用ワイプ、鏡用ワイプ、皮革用ワイプ、電子機器用ワイプ、レンズ用ワイプ、及び研磨用ワイプ、医療用洗浄ワイプ、消毒用ワイプなどが挙げられる。製品の更なる例としては、吸着材、手術用ドレープ、ガウン、及び創傷ケア製品などの医療用備品、保護つなぎ服、腕カバーなどの産業用途用の個人保護製品、自動車用途の保護カバー、並びに海洋用途の保護カバーが挙げられる。不織布は、おむつ（乳児又は成人）、トレーニングパンツ、女性用ケア物品（パッド及びタンポン）並びに介護パッドなどのパーソナルケア物品の吸収性芯、ライナー、外側カバー、又は他の構成要素に組み込むことができる。更に、不織布は、エアフィルタ、水フィルタ、及び油フィルタ、家庭用造作、例えば家具裏材、断熱及び遮音製品、農業用途製品、造園用途製品、及びジオテキスタイル用途製品などの流体濾過製品に組み込むことができる。上記の構成要素のうちの１つ以上から形成された様々な湿潤組成物は、本発明のワイパーと共に使用することができる。

５組の不織布基材サンプルを、以下の表１に示すように調製した。セル２及びセル３には、亜麻繊維と、ビスコース繊維と、ＰＬＡ繊維と、を含めた。セル５には、亜麻繊維とＰＬＡ繊維とのみ、を含めた。セル１及びセル４は対照であり、ＰＬＡ繊維を含めなかった。繊維を水流交絡させ、ＰＬＡ繊維を有するサンプルを加熱した。

使用される亜麻繊維は、約６～２５ｍｍの平均長さを有した。ビスコース繊維は、約１．５デニール及び約３８ｍｍの長さであった。ＰＬＡ繊維は、約４．０デニール、約５０ｍｍの長さであった。セル２及びセル５については、ＰＬＡ繊維は、１７０℃の最低融点を有した。ＰＬＡ繊維を１７０℃まで加熱して、それらを亜麻繊維に熱接着させた。セル３中のＰＬＡ繊維は、１２０℃の最低融解温度を有し、１２０℃まで加熱して、それらを亜麻繊維に熱接着させた。

水流交絡されたワイパーを、物理的特性、手触り、堆肥化性、及び洗浄能力について試験した。サンプルの強さ及び機械的攪拌に耐える能力を評価するために、サンプルを洗浄し、乾燥させ、洗濯機で一連の洗浄サイクルに供した。図１及び表３に、洗浄前及び最大５サイクルの、サンプルのＣＤ湿潤強度（ｇ／ｉｎ）を示す。サンプルを、洗浄サイクルと洗浄サイクルとの間に、住宅用衣類乾燥機で乾燥させた。

図１に示すように、セル１及びセル４（亜麻／ビスコースと、１００％亜麻と）は、強さについて試験する第１の洗浄サイクルに耐えることができなかった。図２Ａに、１回の洗浄サイクル後の、セル４（１００％亜麻）からのシートの画像を示す。図２Ｂに、１回の洗浄サイクル後の、セル１（亜麻／ビスコース）からのシートの画像を示す。

セル２、セル３、及びセル５は、洗濯機で５回の洗浄及び乾燥サイクルに耐えるのに十分なＣＤ湿潤強度を維持していた。図３Ａに、５回の洗浄及び乾燥サイクル後の、セル５（亜麻／ＰＬＡ）からのシートの画像を示す。図３Ｂに、５回の洗浄及び乾燥サイクル後の、セル３（亜麻／ビスコース／ＰＬＡ）からのシートの画像を示す。

以下の表４に、水流交絡された基材をクロロホルムで抽出した後の、ＰＬＡ％を示す。

表５に、湿潤及び乾燥引張強度、並びに湿潤及び乾燥ボールバースト測定を含む、水流交絡された基材の物理的特性を示す。ボールバースト測定を実施して、ｚ方向における熱接着を示す、基材の穿刺強度を評価した。測定を実施するために、ＭＴＳ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｔｏｕｇｈｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）からのボールバースト装備品を使用した。Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）からのＩｎｓｔｒｏｎ引張試験機もまた使用した。乾燥及び湿潤ボールバースト測定は、ＩＮＤＡ Ｗｉｐｅｒ Ｂａｌｌ Ｂｕｒｓｔ試験法ＷＳＰ １１０．５ Ｒ４（１２）によって実施した。この方法では、１インチ直径の研磨鋼ボールプローブを使用して、不織布サンプルを破断する面外力を測定する。プローブを、Ｉｎｓｔｒｏｎ引張試験装置にてロードセルに取り付ける。不織布サンプルを、プローブの下方で水平の向きにしっかりとクランプ固定する。試験中、プローブは垂直に下向きに移動して、不織布シートに接触し、最終的に貫通する。サンプルを破断する力を報告する。シートは、乾燥又は湿潤状態で試験することができる。

上記記載に関して、構成要素／成分、濃度、形状、形態、機能の変動を含むために、本発明の部分に対する最適な比例関係が実現されることを理解されたい。また、製造及び使用の要領は、当業者には容易に明らかになり、明白であると見なされ、本明細書に例示されるものとの全ての均等の関係が、本発明に包含されることを意図している。

したがって、前述のものは、本発明の原理のみを例示するものと見なされる。更に、本発明の範囲から逸脱することなく本発明の様々な修正がなされてもよく、したがって、先行技術によって課される制限及び添付の特許請求の範囲に記載されるのみが、それにかけられることが望ましい。

Claims (32)

1. 個別化された靭皮繊維と、ポリ乳酸（ＰＬＡ）繊維と、セルロース繊維と、の交絡されたウェブを含む不織布であって、
   前記個別化された靭皮繊維は、実質的にペクチンを含まず、
   前記セルロース繊維は、再生セルロース繊維及びパルプ繊維から選択される少なくとも１種であり、
   前記ＰＬＡ繊維の少なくとも一部分が前記靭皮繊維と熱接着され、前記ＰＬＡ繊維の少なくとも一部分が前記セルロース繊維と熱接着されている、不織布。
2. 前記ＰＬＡ繊維が、約８～約３０重量％（ｗｔ．％）の範囲の量で存在する、請求項１に記載の不織布。
3. 前記個別化された靭皮繊維が、約６０～約９２重量％の範囲の量で存在する、請求項１に記載の不織布。
4. 前記セルロース繊維が、再生セルロース繊維である、請求項１に記載の不織布。
5. 前記セルロース繊維が、約１～約４０重量％の範囲の量で存在する、請求項１に記載の不織布。
6. 前記交絡されたウェブが、水流交絡されている、請求項１に記載の不織布。
7. 前記個別化された靭皮繊維が、約６～約５５ミリメートル（ｍｍ）の平均長さを有する、請求項１に記載の不織布。
8. 前記個別化された靭皮繊維が、亜麻繊維、麻繊維、ジュート繊維、ラミー繊維、イラクサ繊維、レダマ繊維、ケナフ植物繊維、又はこれらの任意の組み合わせである、請求項１に記載の不織布。
9. 前記個別化された靭皮繊維が、前記個別化された靭皮繊維が由来する天然に産生する繊維の、２０重量％未満のペクチン含有量を有する、請求項１に記載の不織布。
10. ＡＳＴＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄ６４００又はＤ６８６８規格試験により、生分解性である、請求項１に記載の不織布。
11. ウエットワイパー、ドライワイパー、含浸されたワイパー、吸着材、医療用備品、個人保護布、自動車保護カバー、パーソナルケア物品、流体濾過製品、家庭用造作製品、断熱製品、遮音製品、農業用途製品、造園用途製品、又はジオテキスタイル用途製品である、請求項１に記載の不織布。
12. 乳児用ワイプ、化粧用ワイプ、会陰用ワイプ、使い切り洗浄布、厨房用ワイプ、浴用ワイプ、硬質表面用ワイプ、ガラス用ワイプ、鏡用ワイプ、皮革用ワイプ、電子機器用ワイプ、レンズ用ワイプ、研磨用ワイプ、医療用洗浄ワイプ、消毒用ワイプ、手術用ドレープ、手術用ガウン、創傷ケア製品、保護つなぎ服、腕カバー、おむつ、女性用ケア物品、介護パッド、エアフィルタ、水フィルタ、油フィルタ、又は家具裏材である、請求項１に記載の不織布。
13. 前記ＰＬＡ繊維が、約１２０℃～約１７０℃の融点を有する、請求項１に記載の不織布。
14. 洗濯可能で再使用可能なワイパーである、請求項１に記載の不織布。
15. 約４０～約１００グラム／平方メートル（ｇｓｍ）の範囲の坪量を有する、請求項１に記載の不織布。
16. 少なくとも５００グラム／インチ（ｇ／ｉｎ）の横方向（ＣＤ）湿潤引張強度を有する、請求項１に記載の不織布。
17. 前記個別化された靭皮繊維が、実質的にペクチンを含まない、請求項１に記載の不織布。
18. 前記ＰＬＡ繊維が、１００％バイオ系である、請求項１に記載の不織布。
19. 不織布の製造方法であって、
    個別化された靭皮繊維と、ポリ乳酸（ＰＬＡ）繊維と、セルロース繊維と、を含むウェブを形成することと、
    前記個別化された靭皮繊維と、前記ＰＬＡ繊維と、を交絡させることと、
    前記個別化された靭皮繊維の少なくとも一部分を、前記ＰＬＡ繊維の少なくとも一部分と加熱して熱接着させることと、
    を含み、
    前記個別化された靭皮繊維は、実質的にペクチンを含まず、
    前記セルロース繊維は、再生セルロース繊維及びパルプ繊維から選択される少なくとも１種である、方法。
20. 前記セルロース繊維が、再生セルロース繊維である、請求項１９に記載の方法。
21. 加熱を、約１２０℃～約１７０℃の温度で実施する、請求項１９に記載の方法。
22. 前記ＰＬＡ繊維が、約８～約３０重量％（ｗｔ．％）の範囲の量で存在する、請求項１９に記載の方法。
23. 前記個別化された靭皮繊維が、約６０～約９２重量％の範囲の量で存在する、請求項１９に記載の方法。
24. 前記交絡させることが、水流交絡させることである、請求項１９に記載の方法。
25. 前記個別化された靭皮繊維が、約６～約５５ミリメートル（ｍｍ）の平均長さを有する、請求項１９に記載の方法。
26. 前記個別化された靭皮繊維が、亜麻繊維、麻繊維、ジュート繊維、ラミー繊維、イラクサ繊維、レダマ繊維、ケナフ植物繊維、又はこれらの任意の組み合わせである、請求項１９に記載の方法。
27. 前記ＰＬＡ繊維が、約１２０℃～約１７０℃の融点を有する、請求項１９に記載の方法。
28. 前記不織布が、少なくとも５００グラム／インチ（ｇ／ｉｎ）の横方向（ＣＤ）湿潤引張強度を有する、請求項１９に記載の方法。
29. 前記ＰＬＡ繊維が、１００％バイオ系である、請求項１９に記載の方法。
30. 前記ウェブを形成することが、カーディングを含む、請求項１９に記載の方法。
31. 前記不織布が、洗濯可能で再使用可能なワイパーである、請求項１９に記載の方法。
32. 前記加熱が、熱接着させることである、請求項１９に記載の方法。

Images